[AIOT 융합기술 리더 양성과정] AIOT를 위한 아키텍처 설계

작년에 대학교에서 유사한 AIOT 관련 과정을 거쳐서, AIOT architecture 민간 자격증을 얻었다.

이번에도 비슷한 과정을 하는데, 이번에는 조금 다르게 진행되는 것 같다.

지난 번엔 소프트웨어적인 부분, AI와 관련된 부분을 많이 다뤘었다.

이번엔 AIOT 지식사와, 설계사로 나뉘어 앞부분에서는 IOT에 관한 부분을 많이 다룰 것으로 예상된다.

작년에 관련 내용을 적다가 말았는데, 이번에 어느정도 보강할 계획이다.

수업에서 사용된 사진자료를 적극 사용했다.

 

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AIOT를 위한 아키텍처 설계

sharp 회사가 가장 먼저 그런 개념을 도입했다고 한다

AIOT는 AI와 IOT 단어의 합성어이다.

뜻은 '사물을 인터넷에 연결해 데이터를 주고 받는 것 뿐만 아니라 인공지능을 통해 기능을 최적화 하는 것'이다.

현재 중국에서 가장 핫하게 진행되고 있다. 적용되는 부분은 크게 4가지로 나뉜다.

Wearable, Smart home, Smart city, Smart industry 이다.

이렇게 디지털 트랜스포메이션화가 되면서, 효율성은 증가하고 인적 자본은 감소하게 된다.

AIOT 흐름도

AIOT는 '데이터의 수집과 컨트롤(IOT)' <-> '데이터의 처리(AI)' 의 구조를 가진다.

 

구성은 다음과 같이 엔드디바이스, 통신, 스토리지로 나눌 수 있다.

구성예시

1 엔드디바이스

엔드디바이스는 MCU와 GPIO 등이 중요하다.

MCU는 하나의 칩으로 컴퓨터 역할을 하며 제어에 특화되어있다.

GPIO는 입출력 포트를 의미하며, 디지털 IO과 아날로그 IO 등이 가능하다.

입출력 방식은 입력장치로는 스위치, 가변저항, 센서가 출력장치로는 모터, LCD, OLED, 스피커 등이 사용된다.

이렇게 입력되고 출력되는 데이터가 저장되려면 스토리지가 필요하다. 그리고 스토리지와 엔드디바이스가 멀리 있다면 통신 기능이 필요하다.

 

2 통신기능

통신은 유선통신과 무선통신으로 나뉜다.

유선통신은 1개의 채널을 써서 직렬로 전송하거나, 여러 개의 채널을 사용해 병렬 연결로 전송한다.

직렬연결은 Clock Signal에 맞춰서 데이터를 보내는 동기방식과 , 시작과 끝을 구분해 이를 데이터에 전송하는 비동기 방식이 있다.

무선통신은 좁은 범위에서는는 WIFI, Bluetooth 등이 사용된다. 주로 항상 충전 가능한 곳에서 사용하는데 이는 거리/데이터량/power(cost)의 상관관계 때문이다.

데이터가 많아지면 거리가 짧아지게 되고, 이 때 거리를 늘리려면 power를 늘려야한다.

넓은 범위에서의 무선통신은 돈이 드는 면허대역과 그렇지 않은 비면허 대역이 있다.

이 중 면허대역의 3G, LTE는 영상 등을 보내며 데이터량이 많으니 중개소가 많이 필요하다. 면허대역의 LTE-M, NB-IOT는 작은 수치데이터를 전송하므로 중개소 없이도 멀리 데이터를 전송할 수 있다.

 

3 스토리지

데이터의 저장과 처리가 진행되는 부분이다.

저장은 무작위적으로 저장되는 일반스토리지, SQL을 사용해 구조화해서 저장하는 데이터베이스로 나눌 수 있다.

이렇게 데이터는 서버에 저장되며 클라이언트의 request에 따라 response한다.

데이터베이스를 자체적으로 조작하는 별도의 소프트웨어로 DMBS가 존재하고, 핸드폰과 같은 로컬에서는 DB는  SQLite를 사용한다.